透明網橋演算法

A. 網橋有什麼用

網橋，這個名詞聽起來好像既熟悉又陌生，它到底是什麼呢？其實網橋是一種連接區域網 (LAN) 段的廉價而便捷的方法。若要了解網橋如何工作，則需要首先了解 LAN 段。LAN 段是連接計算機的網路媒體的單個部分。例如，假設您有三台計算機：計算機 A、計算機 B 和計算機 C。計算機 A 有兩個乙太網卡，而計算機 B 和 C 各有一個乙太網卡。連接 A 和 B 的乙太網電纜將創建一個 LAN 段。另一個連接 A 和 C 的乙太網電纜將創建另一個 LAN 段。 傳統上，如果您需要網路具有多個段，則您有兩個選擇：路由和橋接。IP 路由是連接網路段的常用解決方案。但是，若要安裝 IP 路由，則需要購買硬體路由器或在段之間的交接處安裝計算機以用作路由器。對於每個網路段上的每台計算機而言，IP 路由都要求對 IP 定址進行復雜配置，而且每個網路段都需要配置為獨立的子網。IP 路由是適合於大型網路的解決方案，此時可縮放性很重要，而且需要經驗豐富的人員配置和維護網路。硬體橋接解決方案不一定像 IP 路由一樣進行復雜配置，但是它需要購買額外的硬體橋。如果是家庭或小型辦公網路，則這兩個選擇都不理想，您既不願意購買昂貴的搭橋硬體，也不願意請有經驗的人員管理 IP 路由網路。 相反，網橋允許通過選擇適當的網路連接圖標並單擊"橋接"，連接 LAN 段。相似的按鈕允許您啟用橋並將連接添加到該橋。網橋管理整個網路的 LAN 段並創建單個子網。不需要進行配置，不需要購買額外的硬體（如路由器或橋）。在單個子網 IP 網路中，IP 定址、地址分配和名稱解析將被高度簡化。 網橋可以在不同類型的網路媒體之間創建連接。在傳統網路中，如果使用混合媒體類型，則每種媒體都需要一個單獨子網，而且需要在多個網路子網間進行數據包轉發。因為不同的媒體類型要使用不同的協議，所以需要進行數據包轉發。"網橋"自動進行所需的配置，以將信息從一種媒體類型轉發到另一種類型。 Windows XP 計算機上只能存在一個橋，但可以使用它來橋接所有計算機實際允許的網路連接。 "網橋"使用 IEEE 跨越樹演算法 (STA) 建立無循環轉發拓撲。當已搭橋網路中存在多條路徑時，循環可以形成，而且橋的簡單轉發規則將導致轉發風暴，即同一幀將從一條橋到另一條橋進行無止境的中繼。STA 提供自動機制以便在必要時選擇性地禁用單個埠上的橋轉發，以確保轉發拓撲是非循環的。對於跨越樹演算法而言，不必配置網橋。 一、創建網橋： 1．打開"網路連接"（ 要打開"網路連接"，請單擊"開始"，指向"設置"，然後雙擊"控制面板"，單擊"網路和 Internet 連接"，然後單擊"網路連接"）。 2．在"LAN 或高速 Internet"下，選擇要將其作為橋的各個部分的每個專用網路連接。 3．右鍵單擊突出顯示的專用網路連接之一，然後單擊"橋接"。 二、將連接添加到網橋 1．打開" 網路連接"。 2．在"網橋"下，右鍵單擊"網橋"，然後單擊"屬性"。 3.在"常規"選項卡的"適配器"下，選擇要添加到橋的每個適配器的復選框，然後單擊"確定"。 三、啟用或禁用網橋 1．打開 網路連接。 2．在"網橋"下，右鍵單擊"網橋"，然後選擇下面的一項操作： 3．若要啟用"網橋"，請單擊"啟用"。 4．若要禁用"網橋"，請單擊"禁用"。 四、從網橋刪除連接 1．打開 網路連接。 2．在"網橋"下，右鍵單擊"網橋"，然後單擊"屬性"。 3．在"常規"選項卡的"適配器"下，選擇要刪除的適配器旁邊的復選框，然後單擊"確定"。 但是，在這里要注意以下幾個方面：必須以管理員或 Administrators 組成員身份登錄才能完成該過程。如果計算機與網路連接，則網路策略設置也可以阻止您完成此步驟；必須至少選擇兩個合格的網路連接才能使用"橋接"創建橋；已啟用 Internet 連接共享 (ICS) 或 Internet 連接防火牆 (ICF) 的適配器不能成為網橋的一部分，也不會出現在網橋清單中。同樣，"添加到橋"菜單命令只適用於可作為連接添加到網橋的適配器；只有乙太網、IEEE-1394 適配器或者諸如無線這樣的乙太網兼容適配器，以及家庭電話線適配器 (HPNA) 才可以成為網橋的一部分；如果沒有啟用 ICF 或 Internet 連接共享 (ICS)，請不要在公用 Internet 連接和專用網路連接之間創建橋，或者將公用 Internet 連接添加到現有網橋。這樣做將在您的網路和 Internet 之間創建不受保護的鏈接，因此您的網路容易受到攻擊；一台計算機上只能創建一個網橋，不過該橋可以容納無數網路連接；無法在運行 Windows 2000 或更早版本 Windows 的計算機上創建橋接；如果從網橋刪除了適配器，而且保留的適配器不足兩個，則網橋不會執行預期的功能，不過將繼續使用系統資源；當以前顯示在"LAN 或高速 Internet"下的網路適配器添加為連接時，它將出現在"網橋"下。提供 Internet 連接的網路適配器（如 DSL 和電纜數據機）不能被橋接，而且將始終出現在"LAN 或高速 Internet"下；在啟用網橋前，必須使用"橋接"創建網橋；如果禁用網橋，則網路上的計算機將無法與其他網路段上的計算機通訊。網路上的某些計算機還可能中斷 Internet 連接；如果從網橋刪除了適配器，而且保留的適配器不足兩個，則網橋不會執行預期的功能，不過將繼續使用系統資源；至少必須有兩個適配器連接到橋才能保證其功能；如果打開了"網路連接"文件夾，也可以從網橋刪除網路連接，在"網橋"下，右鍵單擊要刪除的適配器，然後單擊"從網橋刪除"；如果從網橋刪除適配器，而且保留的適配器不足兩個，則網橋不會執行預期的功能，不過將繼續使用系統資源。使用無線或 IEEE-1394 連接的網橋只支持使用網際協議版本 4 (IPv4) 的通信；Internet 連接共享、Internet 連接防火牆、發現和控制，以及網橋在 Windows XP 64-Bit Edition 中都是可用的。 那麼網橋到底能夠達到何種效果和有何應用價值呢？其實通過網橋可以進行網橋的組策略，其大意就是"網橋"使計算機管理員可跨兩個或多個網路連接創建橋，使網路通信可通過橋中包括的所有網路連接，就好像所有這些連接都是同一網路子網的一部分。"組策略"設置將定義系統管理員需要管理的用戶桌面環境的各種組件。禁止在您的 DNS 域網路上安裝和配置，使用網橋確定具有管理許可權的計算機用戶是否可在 DNS 域網路上啟用"網橋"。 只有存在兩個或多個網路適配器時，"網橋"菜單命令"橋接"才是可用的。默認情況下，"網橋"被禁用，但是管理員可以使用網路連接圖標上的菜單啟用它。如果啟?quot;禁止在您的 DNS 域網路上安裝，配置，使用網橋"設置以禁止在域網路上使用"網橋"，則因為"橋接"命令已從網路連接圖標的菜單上刪除，所以無法創建"網橋"。禁止許可權有限的計算機用戶配置"網橋"，而不管該設置是什麼。 如果在啟用該策略前網路上的計算機中已經存在"網橋"，則因為該設置知道位置，所以此橋將繼續存在。只有當計算機連接到該設置最後一次刷新時所連接到的同一 DNS 域網路時，才應用該設置。

B. 透明網橋的自學習和轉發幀

透明網橋以混雜方式工作，它接收與之連接的所有LAN傳送的每一幀。當一幀到達時，網橋必須決定將其丟棄還是轉發。如果要轉發，則必須決定發往哪個LAN。這需要通過查詢網橋中一張大型散列表裡的目的地址而作出決定。該表可列出每個可能的目的地，以及它屬於哪一條輸出線路(LAN)。在插入網橋之初，所有的散列表均為空。這時若網橋受到一個幀，會採用自學習（self-learning）演算法處理收到的幀（這樣就逐漸建立起轉發表），並且按照轉發表把幀轉發出去。這種自學習演算法的原理並不復雜，若從某個站A發出的幀從介面x進入了某網橋，那麼從這個介面出發沿相反方向一定可把一個幀傳送到A。所以網橋只要每收到一個幀，就記下其源地址和進入網橋的介面，作為轉發表中的一個項目。在建立轉發表時是把幀首部中的源地址寫在「地址」這一欄的下面。在轉發幀時，則是根據收到的幀首部中的目的地址來轉發的。這時就把在「地址」欄下面已經記下的源地址當作目的地址，而把記下的進入介面當作轉發介面。
如果網路上的每一個站都發送過幀，那麼每一個幀的地址最終都會記錄在兩個網橋的轉發表上。
實際上，在網橋的轉發表中寫入的信息除了地址和介面外，還有幀進入該網橋的時間要登記進入網橋的時間是因為乙太網的拓撲可能會經常發生變化，站點也會更換適配器。另外，乙太網上的工作站並非總是接通電源的。把每個幀到達網橋的時間登記下來，就可以在轉發表中只保留網路拓撲的最新狀態信息。具體方法是，網橋中的介面管理軟體周期性地掃描轉發表中的項目。只要在一定時間以前登記的都要刪除。這樣就使得網橋中的轉發表能反映當前網路的最新拓撲狀態。
由此可見，網橋中的轉發信息表並非總是包含所有站點的信息。只要某個站點從來都不發送數據，那麼在網橋的轉發表中就沒有這個站點的項目。如果站點A在一段時間內不發送數據，那麼在轉發表中地址為A的項目就被刪除了。
下面是網橋的自學習和轉發幀的一般步驟。 網橋收到一幀後先進行自學習。查找轉發表中與收到幀的源地址有無相匹配的項目。如果沒有，就在轉發表中增加一個項目。如果有，則把原有的項目進行更新。 轉發幀。查找轉發表中與收到幀的源地址有無相匹配的項目。如果沒有，則通過所有其他介面進行轉發。如果有，則按轉發表中給出的介面進行轉發。但應注意，若轉發表中給出的介面就是該幀進入網橋的介面，則應丟棄這個幀。